Dimensional Engineering

動くターゲット

GEパワープラントの発電量維持に役立っているPolyWorks

Extreme Fab Inc.は、オイル、ガス 、電力、エネルギー、またトラック運送業界が要望する巨大な機械を作り上げる手段とスキルを併せ持った金属構造物製造会社です。彼らの上得意先の1つにGE Aero Energy がありますが、このGE Aero Energyは、使用場所あるいはその近くで何時でも、送電線網の有り無しに関わらず、信頼性があり効率の良い電力を発生させるという事を世界中のビジネス界で可能にしている企業です。

課題

多種多様な燃料を使用し、GE Aero Energyの FlexAero LMS100 航空機エンジン転用型ガスタービンは、44%の変換効率で最大100メガワットの電力を生成しています。辺鄙な村や採油所、被災地の様な遠隔地へ迅速に対応・設置をする為に、この非常に優れたタービンは一体型のパワープラントになっており、LMS100 パッケージには、ターボ、ガスタービン、コンプレッサーが全て組み立て済みで備え付けられています。そしてこの高機能なエンジニアリングを作るのに、大きく高精度なスキッドが使われています。

60 x 25フィートの正確な機械加工スキッドのレンダリング。ベアリングサーフェス(緑)は平面度+/- 0.002”に機械加工されている。

「スキッドを片道運送するだけで何千ドルもかかるので、再加工する為Extreme Fab に戻さなければいけないとなると、追加の輸送費用だけで何万ドルもかかる可能性があります。」

工作機械オペレーターは1トンもの機械加工システムを調整する。

そして、1日12時間、10日間のプロジェクトの間中ずっと、工作機械オペレーターは、取り付けパッドの上昇・下降・歪み・回転を引き起こす装置を再配置し続ける事になります。

熱膨張も更に事を複雑にする要因で、24時間で最大50°F(10℃)までのかなりの温度変化があり、スキッドは1日を通して膨張したり収縮したりします。「Dimensional Engineering の役割は、配置を管理してカッター角度と深さを指示することで、これによりExtreme Fab はGEの求める精度を供給することが出来るようになります。」とBonner氏は話します。

GE到着時に、スキッドが要求仕様に合っていなかったとすると、それはしばしば悲惨な結末になります。なぜなら「スキッドを片道輸送するだけで何千ドルもかかるので、再加工する為Extreme Fab に戻さなければいけないとなると、追加の輸送費用だけで何万ドルもかかる可能性があります。」という事だからです。もしこれが製造計画にも影響するとなると、‘不適合’であるという事は、財政面でも大きな痛手になるという訳です。

解決策

Dimensional Engineering はExtreme Fab に、あらゆる機械の動き方の情報と共に、各カットの前と各操作の後に、ミルの配置位置、カッター位置、スキッドの静止状態と緩んだ状態に対するワークピースの位置の正確な寸法情報を提供します。この寸法管理なしにGE仕様に適合させる事は、不可能ではないとしても難しいでしょう。

Bonner氏が選んだツールは、FAROのレーザートラッカーとInnovMetricのPolyWorks|Inspector™ソフトウエアソリューションです。「レーザートラッカーを使って正確に寸法を取得し、PolyWorksを使って取得したデータを操作する事で、絶え間なく変わっていくプロジェクトを管理しています。」とBonner氏は話します。

Bonner氏のtwo-man チームは、緩んだ状態でのスキッドの基本位置合わせから始めます。ワークピースに溶接された50のリファレンスターゲットを使い、レーザートラッカーでスキッドのデータムフィーチャーを測定し、PolyWorks® を使ってワールド座標系を作成します。その後、スキッド全体との関係を保持しながら、個々の取り付けパッド上で分離して動かせるように、PolyWorksで多数のローカル座標系を作ります。

「もしトラッカーの再配置を考慮して測定を管理出来ないとしたら、それは大きな課題になっていた事でしょう。」

Bonner氏のチームは、工作機械オペレーターが切断の深さと角度を計画するのに使う正確な位置情報を提供するため、ミルの位置決めと高さ決めの後に、スキッドとカッター位置を測定します。操作完了時、次に進む前に切断検証の為、再度測定が実施されます。

スキッドは温度によって変わる為、Dimensional Engineering のチームは全ての測定データをPolyWorksのダイナミック温度補償機能を使って処理します。この調整により工作機械オペレーターは、機械加工フィーチャーの正確な位置と組み合わせ、現在のダイナミックに変化する位置よりも安定した温度状態でのスキッドに対してカッター進路を計画できます。

スキッドのサイズとレーザートラッカーの視線方向を考慮するため、10日間のプロジェクトの間、FAROのレーザートラッカーは何十回も再配置されます。このは、正確な機械作業に別の要因をもたらします。全ての寸法が全てのトラッカー位置に対して正確であると確認する為に、Bonner氏のチームはPolyWorksの測定機移動機能とリアルタイムバンドリングを使います。「もしトラッカーの再配置を考慮して測定を管理出来ないとしたら、それは大きな課題になっていた事でしょう。」

プロジェクトを終了する前には、スキッドがGEの仕様に合っているかを確認する最終検査が実施されます。「私達はプロジェクトの間、そして更に出荷前にも、全ての寸法の精度を確認し、認証しています。」とBonner氏は話を結びました。

最終検査で取付け面の平面度を確認。

GEへの輸送準備をされる完成したスキッド。

恩恵

「レーザートラッカーとPolyWorks|Inspectorソリューションがなかったら、少なくとも定量化可能な方法では、このレベルの精度を達成する手段はないでしょう。私達はこの仕事を6年間やってきており、50以上のスキッドを扱ってきましたが、それらのうちの1つも修正の為に高い輸送費用を使うような事はありませんでした。」とBonner氏は言います。Dimensional Engineeringは、これら6年の間に、規格外の穴が1つあったというものとスキッドの図面上で相反する箇所があった事に起因するものの、たった2つの不適合報告書(NCRs)しか受けていません。

Dimensional Engineeringは、同じプロセスとツールを、中間冷却機のようなLMS100パッケージ向け補助機器を含む、他の大きなプロジェクトにも利用しています。「スキッドの技術は、溶接中にレールに取り付けられる2つの50フィートのラジエーター、ラジエーターマウントフランジ上の120の穴、及び取り込みと吐き出しのフランジの平行度を位置決めするのにも使われます。」とBonner氏は解説します。「FAROのレーザートラッカーとPolyWorksで得られる正確な寸法なしでは、ラジエーターは中間冷却機に適合しないでしょうし、更にその中間冷却機はLMS100タービンにきっちりと収まらないことでしょう。」

PolyWorksのおかげで、Dimensional Engineering は動くターゲットも管理出来る様になり、大規模な機械加工も予測管理出来る様になりました。

目製品

プロダクトエンジニアリング、組み付けガイダンス、最終検査のための工業3D計測ツールボックス。